灌溉渠道生态化设计研究进展

针对灌区硬质化渠道导致生物栖息环境退化和水陆生物通道阻隔的问题,主要从生态护坡技术、营造生境条件、构建生物通道等方面,总结分析了国内外关于灌溉渠道生态化设计的方法和实践.研究表明,现有研究主要集中在渠道材质自然化、表面多孔粗糙化、流况多样化、断面和地形多样化、植栽绿美化、生物通道与生态保育等方面,中国的相关研究与实践尚处于起步阶段.在阐述生态型渠道概念与作用的基础上,归纳分析了生态衬砌形式、新型生态护坡材料和植被工程护坡等生态护坡技术,渠道坡面生态孔洞、渠底多样化和多孔质空间等生境条件构建方法,以及硬质护坡坡面生态改造和边坡植被生态修复等生物通道构建方法,并对其特点和适用性进行了对比分析,总结提出了中国灌溉渠道生态化设计研究的热点问题和发展方向.     

纳米材料对淡水水生生物的生态毒理效应研究进展

作为21世纪三大科学支柱的纳米科学,因其独特的宏观量子隧道效应、量子尺寸效应、表面效应等理化性质被广泛应用于工业生产、医学领域以及人们的日常生活中,也由此引发了生态毒理学等许多方面学者的广泛关注。水生态系统可以接收从雨水沉降、地表径流、地下渗流或者废水排放等各种方式释放出的包括纳米材料在内的大量污染物,而淡水生态系统作为内陆地区主要的水环境无疑会成为纳米材料污染较为严重的部分,其对淡水水生生物生理活性的影响不容忽视。本文介绍了纳米材料的相关性质,分析了纳米材料进入淡水生态系统的主要途径,主要介绍了常见的三类纳米材料并重点分析当前在此方面的研究成果和进展。最后,讨论了纳米毒理学工作者在未来的工作方向并引发相关水产行业对此的关注,并对今后全面研究纳米材料的安全性评价提供新的想法和思路。     

基于图像处理的土壤颜色判别方法研究

基于土壤颜色定量化测定的重要性,利用图像处理技术设计一种简单而准确的土壤颜色测定方法。为验证该方法的可行性,以江西省6种母质发育水稻土为试验对象,分别采用目测比色法和改进后的方法进行土壤颜色测定,结果表明:不同母质发育水稻土R、G、B值区间分别为166.4～177.6、146.1～153.5和96.1～124.2。同一种土壤犁底层R值均显著大于其耕作层土壤R值;同一土壤采用目测比色法测得的颜色类型数均大于改进后的方法测得的颜色类型数,12种土样采用改进后的方法测定的颜色类型数平均值为1.4,而采用目测比色法得到的颜色类型数平均值为4.6,故与传统目测比色法相比,改进后的方法能显著提高土壤颜色判别的准确性。上述结果佐证改进后的方法克服了目测比色法测定过程中因为观察者个体视觉差异带来的误差问题,提高了颜色测定的准确性,同时又具备其简单易行的优点。     

小流域面源污染风险评估研究——基于多分类有序离散选择模型

在目前流域环境污染监测体系基础上,筛选并建立小流域面源污染风险评估指标体系,通过因子分析法提取小流域面源污染风险评估等级的潜在变量,建立基于有序多分类离散选择模型的小流域面源污染风险评估模型,提供具体的风险等级评判计算方法,并利用15个流域的面源污染监测数据对模型进行了实例分析。结果表明,该风险评估模型能够较好地挖掘污染风险等级与影响因子之间的关系,并能够计算评估流域面源污染不同风险程度的概率,同时可利用观测的指标变量表示潜在的指标变量,满足小流域监测资料缺乏的实际情况。相比于其他预测模型,该模型能更好地为小流域面源污染治理提供参考。     

南方山丘区水源地土地利用结构对河库水质的影响——以珊溪水库流域为例

[目的]探明珊溪水库流域土地利用结构与河库水质的相关性,为南方山丘区土地开发利用和水源地保护提供依据。[方法]在库区以及河流入库点设置23个监测断面,于2017年7月及2018年1月进行实地取样监测,利用2016年TM影像数据对研究区用地类型进行划分,并通过ArcGIS水文、空间分析功能将整个流域分为8个子流域,分析每个子流域土地利用结构。选取高锰酸盐指数(COD_(Mn))、总氮(TN)、总磷(TP)、溶解氧(DO)4个水质指标分析其时空变化特征,探讨子流域不同坡度下土地利用结构对河库水质的影响。[结果]珊溪水库流域土地以林草地、耕地为主,两者面积比例总和达到80%以上。枯水期河库水质整体优于丰水期。各水质指标与林草地比例呈现负相关,而与耕地、建设用地呈正相关,丰水期土地利用结构与水质相关性相比枯水期更为明显。河库水质与不同坡度土地利用类型的相关性有差异,低坡度带(15°)COD_(Mn)与耕地比例呈显著正相关;中坡度带(15°～25°)TN,TP与林草地比例呈显著负相关,TN与耕地比例呈显著正相关。[结论]库区水体质量良好。在流域尺度上林草地和耕地是影响水体污染物浓度的主要土地利用类型。丰水期耕地是氮磷元素的主要输出源,林草地在一定程度上削减了氮磷元素的入河量,具有一定的正效应。     

基于两阶段优化配置模型的济南泉域补给区灌溉水源置换研究

目前全球地下水能保持持续平衡的地区日趋减少,不合理农业灌溉成为很多地区地下水系统恶化的主要因素之一。济南市历城区地下水用于农业灌溉是当地地下水位下降的重要因素,对于济南泉域、白泉泉域喷涌有直接影响。针对研究区农业用水特点和水生态文明建设水源置换的要求,建立两阶段优化配置模型,将灌溉用水配置分为2个阶段,阶段一,以生态、节水和经济效益为目标,引入单位脉冲响应系数约束地下水利用量,实现区域地下水与地表水的合理配置;阶段二,以作物最大产量为目标,进行作物生育阶段水量配置和种植结构调整。结果表明,采取两阶段优化算法与用水结构调整后,可以有效减少地下水利用量,2011—2014年平均地表水与地下水用水结构由原来的3∶7调整为5.2∶4.8,较好地实现地下水源置换目标,同时地下水位计算值较实际年分别增加0.31、1.12、1.55和3.38 m,对保证泉域持续喷涌具有重要作用。     

不同水分处理对高羊茅草耗水及生长质量的影响

为了探求不同土壤水分条件对草坪草耗水和生长质量的影响,对冷季型高羊茅草坪草在整个生育期内的蒸散量、生长速度和表观质量等特性进行了研究。研究结果表明,草坪草的耗水量随着土壤水分的增加而增加,蒸散量在中午(12:00—15:00)最活跃;植株生长速度与灌水量呈显著的正相关性,但当土壤水分达到一定程度之后,再增加灌水量不能明显提高草坪草的生长速度;土壤含水量越大草坪草表观质量不一定越好,当灌溉控制土壤水分下限小于70%FC(田间持水量)时,灌水量能显著提高草坪草的质量,当灌溉控制土壤水分下限大于70%FC时,灌水量对草坪草的表观质量影响较小。     

长岭杉木树干材积连年生长量的模拟模型研究

为进一步探索长岭杉木树干材积连年生长量的变化规律,引入线性模型、指数模型和Logistic模型,并对不同立地杉木树干材积连年生长量进行了模型模拟。结果表明:不同立地杉木生长速率不同,山凹与东下坡杉木树干材积连年生长量率先越过高峰期并急剧下降;线性模型在模拟较为复杂的生长量变化规律(山凹与东下坡)时存在局限性,效果不太理想;而Logistic模型的相关系数为0.9706~0.9933,模型精度最高,能够为决策者提供更多的信息,在模拟长岭杉木树干材积连年生长量过程中具有更强的适用性。     

暗管排水对大棚土壤次生盐渍化改良及番茄产量的影响

为探讨防治设施土壤次生盐渍化的措施,于发生次生盐渍化的大棚土壤内埋设埋深40cm,间距6m及埋深70cm,间距8m的塑料暗管,研究土壤电导率(EC)、饱和导水率、体积质量等基本理化性质的变化,分析暗管排水对次生盐渍化土壤改良及番茄产量的影响。结果表明:埋设暗管可以明显降低次生盐渍化土壤的EC值,尤其是暗管上方的EC值显著低于对照;同时,土壤饱和导水率增加,体积质量降低而总孔隙度升高;番茄平均单果质量增加,产量显著提高,各项指标均表现为埋深70cm,间距8m暗管的处理优于埋深40cm,间距6m的处理。埋深70cm,间距8m暗管的处理在大棚土壤次生盐渍化改良中的效果优于埋深40cm,间距6m的处理。     

利用圆盘入渗仪测定不同土地利用类型土壤吸渗率

探讨利用圆盘入渗仪测定不同利用类型土壤吸渗率的适用性,该文选用盘径分别为10和20 cm的圆盘入渗仪对3种利用土壤(菜地、草地和茶园)在0、-3、-6、-9 cm 4个压力水头下的吸渗过程进行测定。研究以Vandervaere法为参考方法,对Philip法、Haverkamp三维吸渗法、Haverkamp三维吸渗改进法的适用性进行比较分析。结果表明:吸渗率的不同计算公式所适应的吸渗过程时间尺度不同,且Haverkamp三维吸渗法所得吸渗率值与参考方法最接近。盘径对吸渗率测定差异的影响不显著。除0 cm压力水头外,不同利用类型土壤吸渗率差异显著,且不同压力水头下测得3种土壤吸渗率大小排序不同。当压力水头为-9和-6 cm时,菜地吸渗率(0.0104和0.0119 cm/s0.5)显著高于茶园(0.0017和0.0025 cm/s0.5)(P0.05);当压力水头为-3 cm时,茶园吸渗率(0.0370 cm/s0.5)显著高于菜地和草地(0.0147和0.0132 cm/s0.5)(P0.05)。该研究可为南方丘陵区土壤水力参数的测定提供理论依据。